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摘 要

超氧阴离子是生物体一种非常重要的自由基，它与人体内的蛋白质、DNA和体液损伤密切相关，所以对其的诊断和治疗非常重要。运用电化学法相关原理所构建的电化学生物传感器已经很好地被用于检测超氧阴离子。纳米材料作为本世纪新型材料的发展和研究方向，其已被广泛的应用于构建电化学生物传感器的材料。现在应用较多的检测超氧阴离子的电化学传感器有酶类传感器和基于纳米材料的无酶传感器。由于酶类传感器所需实验条件苛刻，价格昂贵等因素，使其应用受到限制，而无酶传感器则有望克服这些缺点，实现对超氧阴离子的检测。

本论文根据相关文献，将先采用化学合成法合成具有清除超氧阴离子作用的芦丁-铜(Ⅱ)，用于修饰玻碳电极，检测其对不同浓度超氧阴离子的电化学催化活性。

关键词：超氧阴离子 电化学生物传感器 无酶传感器 芦丁-铜(Ⅱ)

The electrochemical catalytic activity of rutin-copper(Ⅱ) to superoxide anion

ABSTRACT

Superoxide anion is a very important free radical in livings, which is very closely related with the human body's proteins, DNA and body fluids damage. Therefore, its diagnosis and treatment is very important. Electrochemical biosensors constructed via electrochemical relevant principles have been well used to detect superoxide anion. Nanomaterials development and new materials research have greatly promoted the construction of electrochemical biosensors. The electrochemical sensors based on the superoxide anion detection include enzyme sensors and non-enzyme sensors. Due to the harsh experimental conditions, the application of enzyme sensors is limited. While the non-enzyme sensors are expected to overcome the disadvantages of enzyme sensors and achieve the detection of superoxide anion.

According to related literatures, the rutin-copper (Ⅱ) was prepared in this paper and used to construct the modified electrode. The catalytic activity of rutin-copper (Ⅱ) to different concentration of superoxide anions had also been investigated herein.

Keywords: Superoxide anion，electrochemical biosensor，non-enzyme sensor，rutin-copper (Ⅱ)

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 O₂^-•的检测原理与方法 2

1.2.1 O₂^-•的检测原理 2

1.2.2 O₂^-•的检测方法 5

1.3 纳米材料在电化学法中检测O₂^-•的应用 7

1.3.1 纳米材料概述 7

1.3.2 几种纳米材料在生物传感器中的应用 7

第二章 实验部分 9

2.1实验仪器与试剂 9

2.1.1实验仪器 9

2.1.2实验试剂 9

2.2芦丁-铜(Ⅱ)的合成与表征 10

2.2.1芦丁-铜(Ⅱ)的合成 10

2.2.2芦丁-铜(Ⅱ)的表征 10

2.3芦丁-铜(Ⅱ)修饰电极检测O₂^-• 10

2.3.1玻碳电极（GCE）的预处理 10

2.3.2芦丁-铜(Ⅱ)修饰电极的制备 11

2.3.3芦丁-铜(Ⅱ)修饰电极的电催化活性 11

第三章 结果与讨论 12

3.1配合物的表征 12

3.1.1紫外吸收曲线分析 12

3.1.2红外吸收光谱图分析 13

3.2芦丁-铜(Ⅱ)修饰电极与裸电极的循环伏安曲线分析 15

3.3芦丁-铜(Ⅱ)修饰电极检测不同浓度的O₂^-• 16

第四章 结论与展望 17

参考文献 18

致谢 22

第一章 绪论

1.1 引言

生物体内的自由基是一类能够独立存在、带有不成对电子的原子、分子、原子团、分子团或者离子，是生物体生命活动所不可或缺的活性元素。许多研究已表明，生物体内的多种重要的生理及生化反应，特别是有关多种酶催化的氧化还原反应，自由基会作为反应物或者生成物参与其中。有研究显示，自由基的形成包括共价键的断裂、单电子的获得及丢失三种方式。机体内最常见的自由基形成途径是电子传递，因此许多能够导致分子裂解而产生电子传递的物理、化学或生物因素，比如电离辐射、紫外线、化学反应、病毒入侵等，都有可能造成自由基的过多积累。自由基对生物体所能发挥的作用犹如一把双刃剑，在生命活动中，若它的生成和消除保持平衡，能够增强生物体抗炎、抗感染的免疫抵抗机能；一旦其含量超出正常范围，反而会对机体组织造成伤害从而导致疾病发生。由于其性质极其活泼，因此可以与各种惰性物质发生一系列的连锁反应，生成多种类型的自由基，从而对机体的生理机能产生一定的影响。所以，现如今关于自由基在医药学、生物学、分析化学等领域的研究引起了科学家们的广泛关注。

生物体内的自由基有两种，其中氧自由基的总含量远远高于非氧自由基，所以对氧自由基的研究颇多。氧自由基包括生物体进行生化反应过程中产生的氧自由基和能够转化成氧自由基的过氧化物，活性高，故又称为活性氧（ROS)。任何需氧生物在进行新陈代谢时，体内的分子氧会接受其他物质传递的电子转化成ROS。它具有很高的反应活性，参与生物体内的多种生理反应，凭借自身的高氧化活性，增强细胞组织的抗炎和免疫能力，但若是积累过多，则会引起细胞的过氧化从而导致应激性损伤。ROS包含有超氧阴离子自由基（O₂^-•）、羟基自由基（HO•)、过氧化氢自由基（HOO•)等。其中O₂^-•是活性氧中最先生成的一种自由基，然后继续参与生化反应转化成其他种类的自由基，所以，对O₂^-•的捕捉和监测显得尤为重要。O₂^-•已被发现其自身所存在的氧毒性表现在以下2个方面：①增加基因突变发生的几率②损坏生物大分子如蛋白质，核酸，脂质等。生物体内存在产生O₂^-•所需的酶类及多种途径，虽然其本身具有一定的毒性，然而生物体内存在的具有抗氧化活性的酶类如细胞色素c（Cyt.c）和超氧化物歧化酶（SOD）等能够将O₂^-•代谢转化为过氧化氢（H₂O₂）和氧气。因此，在正常状

态下，生物体内O₂^-•含量在体内保持相对平衡时，不仅不会损害机体，而且还具有特异的生理作用：①抗炎免疫②消除突变细胞③参与活性物质的合成④药物中毒的解救。但是如果机体对O₂^-•的清除能力减弱或受损，结果使体内O₂^-•含量升高而致使组织损伤引发疾病，如加速衰老、肿瘤、心血管疾病、神经性疾病等。因此，对O₂^-•的研究与探讨，有利于发现其病变机理并开发相关药物。也正是因为O₂^-•的含量变化与生物体的生命活动密切相关，所以对其的监测显得尤为重要。O₂^-•具有非常活泼的化学性质，极其不稳定，而且作为氧化还原体系中的活性中间体，由于生物体代谢的高效性，它很快会被催化转化为其他自由基，因此存活时间很短，浓度也很低，所以，需要实现对O₂^-•的原位、实时、活体在线的监测。近年来，关于O₂^-•的监测技术层出不穷，尤其是电化学生物传感器凭借其自身独特的优势，很好的实现了对O₂^-•的原位、实时、活体在线的监测，受到研究者们的青睐。

1.2 O₂^-•的检测原理与方法

1.2.1 O₂^-•的检测原理

1.酶类抗氧化剂

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